Pulsdauermodulation

Puls-Weiten-Modulation nennt man die Modulation eines Rechtecksignals in seinem Tastverhältnis. Die Periodendauer des Signals bleibt hierbei konstant. PWM ist im Deutschen auch unter PBM (Puls Breiten Modulation) und Pulsdauermodulation bekannt.

Eines der wohl häufigsten Einsatzfelder ist die Steuerungstechnik. Da analoge Signale nicht binär dargestellt werden können, hilft man sich hier mit einem kleinen Trick aus. Man nutzt die Glättung eines Motors bzw. einer normalen Spule aus, um aus Impulsen wieder eine analoge Größe zu machen. Hierbei muss man nur die Fläche unter den Signalen berechnen (Integralrechnung). So lassen sich im Endeffekt mit Geräten z.B. Mikrocontrollern, die nur digitale Signale "verstehen", analoge Signale erzeugen.

Ein wichtiges Einsatzgebiet der PWM ist die Leistungselektronik. Da an Leistungsschaltern möglichst wenig Verlustenergie abgegeben werden soll, werden diese nur in zwei Kennpunkten betrieben: voll sperrend (kaum Strom, voller Spannungsabfall -> wenig Verlustleistung) oder voll durchgeschaltet (voller Strom, kaum Spannungsabfall -> wenig Verlustleistung). Die PWM ist optimal für diese Form der Steuerung, da die aufzubringende Leistung über das Puls-Pausen-Verhältnis eingestellt werden kann. Wenn die Frequenz des PWM-Signales nicht zu niedrig gewählt ist, wird durch die Trägheit des Verbrauchers (z.B. Schwungmasse eines Motors) die pulsierende elektrische Energie des PWM-Signals in eine gleichmäßige Energieabgabe umgewandelt. Einsatzbereiche sind Elektromotoren, Dimmer, Heizelemente.

Ein weiterer Einsatzbereich findet sich bei bei der Klangerzeugung mittels Synthesizern.